名古屋大学的研究人员利用金属3D打印技术，研制出一种适用于高温环境的新型铝合金。这种合金添加了铁元素——铁元素通常由于脆性问题而在铝合金中被避免使用——但激光粉末床熔融技术的快速冷却特性使其能够获得不同的材料性能。该研究成果发表在《自然通讯》杂志上。
“这种设计以铁为核心，而冶金学家通常不会在铝中添加铁，因为它会使金属变脆，容易腐蚀，”论文第一作者、名古屋大学工学研究生院教授高田直树说道。3D打印过程中极快的冷却速度会导致熔融金属在几秒钟内凝固，从而将元素以在正常制造条件下无法形成的方式固定下来。
名古屋大学的高田直树（左），该项目的首席研究员；以及资深作者、爱知县产业科学技术中心部门主管加藤正树（右）（图片来源：名古屋大学的梅尔·奈杜）
研究团队开发了一种系统方法来预测哪些元素能够增强铝的强度并形成保护结构。他们测试了铝与铜、锰和钛的组合，并通过电子显微镜验证了结果。性能最佳的合金包含铝、铁、锰和钛，既能在高温下保持强度，又能在室温下保持柔韧性；其中一种合金在300°C下仍能保持强度和柔韧性。
这种新型合金采用储量丰富、成本低廉的元素，并且设计便于回收利用。“我们的方法基于成熟的科学原理，即元素在3D打印快速凝固过程中的行为，并且适用于其他金属。此外，与传统的高强度铝相比，这种合金更容易进行3D打印，因为传统的铝在制造过程中经常出现开裂或变形，”高田教授指出。
潜在应用包括用于汽车和航空航天行业的轻质铝制部件，尤其适用于高温运行的部件，例如压缩机转子和涡轮机部件。研究人员认为，这种材料可以制造出更轻便、更省油、排放更少的车辆，同时还能为设计专门用于3D打印的新型金属提供框架。
来源：3dprintingindustry.com
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